CN110283464A - 一种高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料及其制备方法 - Google Patents

一种高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高阻隔脂肪族聚酯‑聚碳酸酯复合薄膜材料及其制备方法，所述薄膜材料包括以下重量份配比的原料：聚碳酸亚丙酯‑聚乙二醇共聚物60~95份，聚氨酯酰胺共聚物5~20份，层状硅酸盐0.5~10份，聚γ‑丁内脂5~20份。以聚碳酸亚丙酯‑聚乙二醇共聚物为基材，通过改性制备得到的可降解的高阻隔脂肪族聚酯‑聚碳酸酯复合薄膜材料，其氧气透过率系数低至20 cm3·um/(m2·24h·atm)，水蒸气透过率系数低至50g/(m2·24h)，该材料在保持了基材原料原有特性的同时，阻隔性能、热学性能、力学性能均得以提高，尤其是阻隔性能的改善，完全可以代替聚乙烯‑乙烯醇等高阻隔材料，用于各种需要高阻隔的包装制品的生产。

Description

一种高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地，涉及一种高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料及其制备方法。
背景技术
目前，我们所熟知的具有优异氧气阻隔性能的材料有铝箔、聚乙烯 - 乙烯醇、聚乙烯醇、 PVDC 等，但是这些材料都存在一定的不足，如 ：铝箔的抗针孔能力弱，且由于铝箔不透明，很难判断加工成型是否达到可靠的热封等 ；聚乙烯 - 乙烯醇、聚乙烯醇在干燥环境下对氧气的阻隔性非常优异，但是该材料阻隔性能受湿度的影响很大，在高湿度条件下阻隔性能大大受损。中国专利 102321324A公开了一种采用纳米二氧化硅粒子的方法，来改善聚 乙烯 - 乙烯醇、聚乙烯醇阻隔性能受湿度的影响，但由于聚乙烯 - 乙烯醇等的价格昂贵，在包装应用领域仍然存在不能广泛使用的问题。 PVDC 不能降解，不具有环保特性，且回收困难，所以人们同时也在不断研究其替代品。
以二氧化碳为原料制备的聚碳酸亚丙酯-聚乙二醇，是一类无毒、无污染、不易燃、易加工，且具有良好的阻隔性能的聚合物。 随着合成催化技术的发展，使其合成成本不断降低，材料的改性空间得以增加，从而加大了该材料的适用范围。 同上述的高阻隔的聚乙烯 - 乙烯醇等材料相比，聚碳酸亚丙酯价格低廉，更容易加工。
发明内容
本发明的目的是针对现有高分子阻隔材料的不足，提供一种高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料，由以下重量份配比的原料组成： 聚碳酸亚丙酯-聚乙二醇共聚物60-95 份， 聚氨酯酰胺共聚物 5-20 份， 层状硅酸盐 0.5-10 份，聚γ-丁内脂5-20 份。
作为优选的，在上述的脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料中：其氧气透过率系数为 20-360 cm3·um/m2·24h·atm，水蒸气透过率系数为 50-250g·um/m2·24h。
作为优选的，在上述的脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料中：所述聚碳酸亚丙酯-聚乙二醇共聚物为聚碳酸亚丙酯和聚乙二醇共聚得到的产物，其数均分子量为80000-200000Da。
作为优选的，在上述的脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料中：所述聚氨酯酰胺共聚物为二氨基甲酸酯和二酰胺二醇共聚得到的产物，其数均分子量为8000~50000Da。
作为优选的，在上述的脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料中：所述层状硅酸盐为滑石、云母、绿泥石、埃洛石中的一种或多种。
作为优选的，在上述的脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料中：所述聚γ-丁内脂为γ-丁内脂聚合得到的产物，其数均分子量为5000~20000Da。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明所得的材料在保持了基材原料原有特性的同时，阻隔性能、热学性能、力学性能均得以提高，尤其是阻隔性能的改善，其阻氧性能可以和聚乙烯 - 乙烯醇的阻氧性能相媲美。脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料的氧气透过率系数低至 20 cm3·um/(m2·24h·atm)，水蒸气透过率系数低至 50g/(m2·24h)，该材料在保持了基材原料原有特性的同时，阻隔性能、热学性能、力学性能均得以提高，尤其是阻隔性能的改善，完全可以代替聚乙烯-乙烯醇等高阻隔材料，用于各种需要高阻隔的包装制品的生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。 除非特别说明，本发明采用的试剂、设备和方法为本技术领域常规市购的试剂、设备和常规使用的方法。
本发明的气体阻隔性膜的特性，使用以下的评价方法进行评价。
（1） 氧气透过率：
根据 GB/T 19789-2005，在温度 23℃，湿度 0%RH 条件下，使用中国广州标际包装设备有限公司的透氧仪，采用库仑计检测法（等压法） 测试氧气透过率。 另外，对于各实施例，每组样品各测试 4 次取平均值作为各实施例的氧气透过率的值。 氧气透过率的数值大小与薄膜的厚度密切相关，因此通常使用氧气透过率系数来衡量气体阻隔膜的阻隔特性，这里的氧气透过率系数是指氧气透过率乘以薄膜厚度得到的数值。
（2） 水蒸气透过率：
根据 GB/T 26253-2010， 在温度 23℃、湿度 85%RH 的条件下，使用美国 MOCON 公司的透湿仪（型号 ：Model 3/61），采用红外传感器法测试水蒸气透过率。另外，对于各实施例，每组样品各测试 3 次取平均值作为各实施例中的水蒸气透过率的值。 同样，水蒸气透过率的数值大小与薄膜的厚度也密切相关，因此通常使用水蒸气透过率系数来衡量气体阻隔膜的阻隔特性，这里的水蒸气透过率系数是指水蒸气透过率乘以薄膜厚度得到的数值
实施例1：
一种高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料的制备，按照质量份数计算：先将聚碳酸亚丙酯-聚乙二醇共聚物85 份，聚氨酯酰胺共聚物9 份，滑石粉1份，聚γ-丁内脂5 份在室温下混合搅拌均匀，然后在80℃真空烘箱中干燥 24h，熔融共混制得高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合材料，通过平板硫化机，在 170℃，10MPa 条件下压片制得高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料。
实施例2：
一种高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料的制备，按照质量份数计算 ：先将聚碳酸亚丙酯-聚乙二醇共聚物90份，聚氨酯酰胺共聚物4 份，滑石粉1份，聚γ-丁内脂5 份在室温下混合搅拌均匀，然后在80℃真空烘箱中干燥 24h，熔融共混制得高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合材料，通过平板硫化机，在 170℃，10MPa 条件下压片制得高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料。
实施例 3：
一种高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料的制备，按照质量份数计算 ：先将聚碳酸亚丙酯-聚乙二醇共聚物85份，聚氨酯酰胺共聚物5 份，滑石粉1份，聚γ-丁内脂9份在室温下混合搅拌均匀，然后在80℃真空烘箱中干燥 24h，熔融共混制得高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合材料，通过平板硫化机，在 170℃，10MPa 条件下压片制得高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料。
实施例4：
一种高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料的制备，按照质量份数计算 ：先将聚碳酸亚丙酯-聚乙二醇共聚物85 份，聚氨酯酰胺共聚物8份，滑石粉2份，聚γ-丁内脂5 份在室温下混合搅拌均匀，然后在80℃真空烘箱中干燥 24h，熔融共混制得高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合材料，通过平板硫化机，在 170℃，10MPa 条件下压片制得高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料。
实施例5：
一种高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料的制备，按照质量份数计算 ：先将聚碳酸亚丙酯-聚乙二醇共聚物80份，聚氨酯酰胺共聚物10 份，滑石粉2份， 聚γ-丁内脂8份在室温下混合搅拌均匀，然后在80℃真空烘箱中干燥 24h，熔融共混制得高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合材料，通过平板硫化机，在 170℃，10MPa 条件下压片制得高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料。
以上各组实施例分别进行 3 组实验，经测定，各组实施例所制得的高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合材料，其氧气透过率系数和水蒸气透过率系数如下表所示 ( 氧气透过率系数单位为 ：cm3·um/(m2·24h·atm) ； 水蒸气透过率系数单位为 ：g·um /(m2·24h)) ：
由上述实验数据可知本发明所制备的高阻隔脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料氧气透过率系数为 20~360 cm3·um/(m2·24h·atm)，水蒸气透过率系数为 50~250g·um/(m2·24h)之间 ；完全可以代替聚乙烯 - 乙烯醇等高阻隔材料，用于各种需要高阻隔的包装制品的生产，极大地降低了企业的生产成本，且更容易加工生产。

Claims (6)

1.一种脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料，其特征在于 ：由以下重量份配比的原料组成： 聚碳酸亚丙酯-聚乙二醇共聚物60-95 份， 聚氨酯酰胺共聚物 5-20 份， 层状硅酸盐 0.5-10 份， 聚γ-丁内脂5-20 份。
2.如权利要求 1 所述的脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料，其特征在于 ：其氧气透过率系数为 20-360 cm3·um/m2·24h·atm，水蒸气透过率系数为 50-250g·um/m2·24h。
3.如权利要求 1 所述的脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料，其特征在于：所述聚碳酸亚丙酯-聚乙二醇共聚物为聚碳酸亚丙酯和聚乙二醇共聚得到的产物，其数均分子量为80000-200000Da。
4.如权利要求 1 所述的脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料，其特征在于：所述聚氨酯酰胺共聚物为二氨基甲酸酯和二酰胺二醇共聚得到的产物，其数均分子量为8000~50000Da。
5.如权利要求 1 所述的脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料，其特征在于 ：所述层状硅酸盐为滑石、云母、绿泥石、埃洛石中的一种或多种。
6.如权利要求 1 所述的脂肪族聚酯-聚碳酸酯复合薄膜材料，其特征在于 ：所述聚γ-丁内脂为γ-丁内脂聚合得到的产物，其数均分子量为5000~20000Da。
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